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轨枕弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响研究
| 论文题名： | 轨枕弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响研究 |
| 关键词： | 地铁线路;钢轨波磨;轨枕弹簧刚度;阻尼系数 |
| 摘要： | 钢轨波磨问题是世界性百年技术难题，各国的科研工作者针对不同的波磨类型虽然提出了一些相应的整治和预防措施，但目前还没有一种广泛有效的方法能够完全消除波磨现象。随着城市轨道交通的快速发展，我国各地的地铁线路都不同程度地出现了波磨现象。钢轨波磨的形成和发展，不仅会影响车辆和轨道结构的使用年限，还会造成振动和噪声，从而影响乘客的舒适度，更严重的是，急剧增加的轮轨作用力可能引起钢轨和车轴的断裂，而较大的振动会造成脱轨等重大事故。因此，研究钢轨波磨问题对轨道交通业的发展有着重大意义。 本文基于陈光雄教授提出的饱和蠕滑力引起轮轨系统摩擦自激振动从而导致钢轨形成波磨的理论，根据北京地铁科隆蛋扣件线路上出现的严重波磨问题，分别建立了车辆通过直线轨道和小半径曲线轨道时由4个轮对和2根钢轨组成的轮轨系统有限元摩擦自激振动模型，并且假设轮轨蠕滑力饱和且等于法向力与摩擦系数的乘积。应用有限元软件ABAQUS提供的复特征值和瞬时动力学分析方法研究轮轨系统的稳定性，重点预测钢轨可能发生波磨的频率，探讨轨枕弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响。主要结果如下: (1)轮轨间的饱和蠕滑力能引起轮轨系统发生摩擦自激振动从而导致钢轨形成波磨。 (2)复特征值分析:直线轨道上左右钢轨均可能发生波磨，波磨主要频率为fR=241.56、252.65、253.14Hz;小半径曲线轨道上波磨主要发生在内轨及内轮，且钢轨波磨主要频率fR=494.36、501.47Hz。 (3)瞬时动态分析:直线轨道上左右钢轨表面振动加速度幅值大致相同，说明左右钢轨都有明显的波磨;而小半径曲线轨道上内轨表面振动加速度幅值明显大于外轨，说明由饱和蠕滑力引起的摩擦自激振动主要发生在内轨，即钢轨波磨主要发生在内轨。 (4)通过对比北京某地铁波磨的实测数据，发现仿真分析得到的钢轨波磨频率与实际地铁线路上钢轨波磨频率很接近，这说明饱和蠕滑力引起的轮轨摩擦耦合自激振动可能是导致钢轨形成波磨的主要原因之一。 (5)轨枕弹簧刚度和阻尼对轮轨系统的不稳定振动有着显著影响，选择合适的轨枕弹簧刚度和阻尼，能够有效抑制轮轨系统的不稳定振动。较高的轨枕弹簧刚度和阻尼对直线线路钢轨波磨抑制效果明显，但是对小半径曲线轨道钢轨波磨抑制效果并不好。 |
| 作者： | 吴杰 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 陈光雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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